[发明专利]基于同步导通技术的高压直流取能变换器

摘要

本发明提供一种基于同步导通技术的高压直流取能变换器，其中，控制器用于输出与电源输出电压、电源输入电压、电源输入电流相对应的PWM调制信号至同步驱动发生装置；同步驱动发生装置用于对所述PWM调制信号进行隔离、整形处理，并输出多个正负对称的具有驱动能力的脉冲信号至高压串联开关组；高压串联开关组用于在多个所述脉冲信号的控制下以同步导通的方式实现开关功能；高频高压变压器用于实现原副边的隔离，以及在高压串联开关组的作用下将输入电压降低到预设的输出电压等级；高压二极管串联组用于将高频高压变压器的副边输出的交流电压整流后，形成预设的恒定直流电压输出。本发明所述高压直流取能变换器具有宽输入电压范围和高输出精度。

主权项

1.一种基于同步导通技术的高压直流取能变换器，其特征在于，包括高频高压变压器、高压串联开关组、同步驱动发生装置、高压二极管串联组和控制器，

所述控制器用于输出与电源输出电压、电源输入电压、电源输入电流相对应的PWM调制信号至同步驱动发生装置；

所述同步驱动发生装置用于对所述PWM调制信号进行隔离、整形处理，并输出多个正负对称的具有驱动能力的脉冲信号至高压串联开关组；

所述高压串联开关组用于在多个所述脉冲信号的控制下以同步导通的方式实现开关功能；

所述高频高压变压器用于实现原副边的隔离，以及在高压串联开关组的作用下将输入电压降低到预设的输出电压等级；

所述高压二极管串联组用于将高频高压变压器的副边输出的交流电压整流后，形成预设的恒定直流电压输出。

2.根据权利要求1所述的高压直流取能变换器，其特征在于，所述高压串联开关组包括依次串联的多个开关单元，每个开关单元包括并联的开关器件S3i、具有静态均压作用的静态均压电路和具有动态均压作用的第一动态均压电路，其中1<i≤n，且i、n为整数。

3.根据权利要求2所述的高压直流取能变换器，其特征在于，所述静态均压电路包括功率电阻R3i'、所述第一动态均压电路包括功率电阻R3i、电容C3i和电容C3i'，功率电阻R3i和电容C3i串联后再分别与电容C3i'、功率电阻R3i'、开关器件S3i并联；每个所述静态均压电路中的功率电阻R3i'用于静态均压，每个第一动态均压电路中的功率电阻R3i和电容C3i用于动态均压、电容C3i'用于动态均压补偿。

4.根据权利要求2所述的高压直流取能变换器，其特征在于，在所述同步驱动发生装置输出的脉冲信号的上升沿时刻，各个开关单元的开关器件S3i均为上升沿触发；在所述同步驱动发生装置输出的脉冲信号的下降沿时刻，各个开关单元的开关器件S3i均为下降沿触发。

5.根据权利要求2所述的高压直流取能变换器，其特征在于，所述开关器件S3i可以为MOSFET、IGBT或SiC功率管。

6.根据权利要求2所述的高压直流取能变换器，其特征在于，还包括RCD吸收电路，其用于吸收高压串联开关组中的各个开关器件S3i的漏极与源极间的电压尖刺。

7.根据权利要求6所述的高压直流取能变换器，其特征在于，所述RCD吸收电路包括依次串联的RC并联电路和多个第一二极管基础单元，所述第一二极管基础单元包括电阻R1j、电容C1j和二极管D1j，其中1<j≤n，且j、n为整数；电阻R1j与电容C1j串联后再与二极管D1j并联，且二极管D1j的负极与电阻R1j的一端连接、正极与电容C1j的一端连接，电阻R1j的另一端与电容C1j的另一端连接。

8.根据权利要求1所述的高压直流取能变换器，其特征在于，所述高压二极管串联组包括依次串联的多个第二二极管基础单元，所述第二二极管基础单元包括并联的二极管D5k和具有动态均压作用的第二动态均压电路，其中1<k≤n，且k、n为整数。

9.根据权利要求8所述的高压直流取能变换器，其特征在于，所述第二动态均压电路包括电容C5k、电容C5k'和电阻R5k；电容C5k'和电阻R5k串联后分别与电容C5k、二极管D5k并联，且二极管D5k的正极与电容C5k'的一端连接、负极与电阻R5k的一端连接，电容C5k'的另一端与电阻R5k的另一端连接；每个所述第二动态均压电路中的电容C5k'和电阻R5k用于动态均压、电容C5k用于动态均压补偿。

10.根据权利要求1‑9中任一项所述的高压直流取能变换器，其特征在于，所述同步驱动发生装置包括驱动变压器，其具有一个初级绕组和多个次级绕组，所述同步驱动发生装置还包括与驱动变压器初级绕组的第一端连接的隔直电容C4、与隔直电容C4并联的NPN三极管T4，以及与驱动变压器每个次级绕组连接的驱动处理电路，所述初级绕组的第二端接地；所述隔直电容C4用于对控制器输出的PWM调制信号进行隔离处理，各个驱动处理电路用于对经过隔离处理的PWM调制信号进行整形后输出正负对称的具有驱动能力的脉冲信号至高压串联开关组。

11.根据权利要求10所述的高压直流取能变换器，其特征在于，所述驱动处理电路包括位移电容C4h、驱动电阻R4h、PNP三极管T4h和稳压管D4h，其中1<h≤n，且h、n为整数；位移电容C4h的一端与对应次级绕组的第一端连接、另一端与驱动电阻R4h的一端连接，PNP三极管T4h的基极与位移电容C4h和驱动电阻R4h的节点连接、发射极与驱动电阻R4h的另一端连接、集电极与对应次级绕组的第二端连接，稳压管D4h的两端分别与PNP三极管T4h的发射极和集电极连接。